Acciaio: le ossa della civiltà — Colata di lastre, billette e travi
Versiamo la luce del sole in forme. I forni a carbone di ieri sono stati sostituiti da archi puliti; oggi trasformiamo il metallo liquido luminoso nelle ossa di ponti, rotaie, torri e utensili — silenziosamente, con precisione e velocità.
Perché l'acciaio (e perché ora)
L'acciaio è ancora la poesia più forte della civiltà per chilogrammo. Il trucco non è mai stato il metallo — era il fumo. Con energia pulita (Parte 3–4) e smistamento intelligente (Parte 2), coliamo e laminamo su scala mondiale senza tossire verso il cielo.
- La domanda è enorme: torri, rotaie, navi, fabbriche, telai solari, torri eoliche.
- Processo elettrificato: EAF e riscaldamento elettrico rendono i laminatoi vicini amichevoli alla rete.
- Rotolatura diretta: metallo caldo nel laminatoio = meno energia, meno tempo, meno complicazioni.
Colata 101 (lastre, bloom, billette)
Colata continua (CCM)
L'acciaio liquido scorre in stampi raffreddati ad acqua, la pelle si solidifica, il filo viene tirato e tagliato. Niente parchi di lingotti giganti, niente musei di riscaldamento — solo un flusso costante di acciaio.
Lastra: spessore 200–250 mm • larghezza fino a 2.000 mm Bloom: 200–350 mm quadrati Billette: 100–180 mm quadratiVelocità di colata: lastra ~1–2 m/min; billette ~3–6 m/min (dipende dalla qualità).
Energia e rese alla colata
- Elettricità colata: ~20–40 kWh/t (azionamenti, raffreddamento secondario)
- Resa fusione→colata: ~92–96% (sbavatura, pozzetto, testa/coda)
- Carica a caldo: diretto al laminatoio a 700–1000 °C riduce il riscaldamento del 60–90%
Riscaldamento elettrico, non fiamme (perché è importante)
Riscalda l'acciaio, non l'aria
Usiamo forni a induzione e a resistenza per lastre, bramme e billette. Trasmettono energia direttamente al metallo; nulla va in ciminiera.
- Riscaldamento completo (lastra fredda → 1.200 °C): ~0,25–0,35 MWh/t
- Carica a caldo (700–900 °C → 1.200 °C): ~0,05–0,15 MWh/t
- Azionamenti e ausiliari di laminazione: ~0,08–0,15 MWh/t
I numeri includono recupero e sistemi motori moderni; progettati per l'estremo alto, celebrano il basso.
Perché i laminatoi amano la microrete
- Cicli di lavoro prevedibili → facile per lo stoccaggio coprire i picchi.
- Recupero calore → vapore di processo per i vicini (verniciatura, lavanderia, alimentare).
- Bruciatori senza NOx → aria pulita e meno permessi.
Linee di laminazione & prodotti (cosa produciamo)
Hot Strip Mill (HSM) — coil
Le lastre diventano coil per auto, elettrodomestici, piastre navali e inseguitori solari.
- Ingresso: lastra da 200–250 mm
- Uscita: banda da 1,2–20 mm
- Potenza linea (elec): ~0,12–0,25 MWh/t (con carica a caldo)
Lamiera / Steckel — lamiera pesante
Lamiera spessa e larga per torri eoliche, ponti, scafi di navi.
- Uscita: lamiera 10–150 mm
- Potenza linea: ~0,10–0,20 MWh/t (carica calda)
Sezione / Barra — travi, binari, tondini, filo
Billette/blumi diventano tondini, travi a H, binari, filo
- Potenza linea: ~0,08–0,18 MWh/t (carica calda)
- Binari: rettilineità <0,3 mm/m
Foglio di riferimento per tonnellata (prodotti in acciaio)
Elettricità (oltre la fusione)
| Funzionamento | kWh per tonnellata | Note |
|---|---|---|
| Colata continua & taglio a misura | 20–40 | Azionamenti, acqua |
| Riscaldamento (lastra fredda) | 250–350 | Induzione/resistenza |
| Riscaldamento (carica calda) | 50–150 | Dipende dalla temperatura di ingresso |
| Laminazione & ausiliari | 80–150 | Motori, idraulica |
Totale (coil a carica calda): ~0.20–0.40 MWh/t. Totale (lastra fredda): ~0.35–0.50 MWh/t.
Rendimenti (fusione → finale)
| Passo | Rendimento % | Commento |
|---|---|---|
| Colata EAF → colata continua | 92–96% | Rifili, pozzetto |
| Colata → laminatoio | 97–99% | Taglio estremità |
| Laminatoio → prodotto | 95–98% | Rifilo bordo, rottame |
Totale: ~85–92% a seconda del mix di prodotti e della carica a caldo. Il rottame ritorna all'EAF.
Scenari di impianto pre-calcolati
Scenario A — Mini‑acciaieria (prodotti lunghi, rottame→EAF)
Capacità 1 Mt/anno • billette/bilancieri → tondo, travi H, rotaie.
| Articolo | Valore |
|---|---|
| Portata media | ~125 t/h (8.000 h/anno) |
| Elettricità EAF (fusione) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Colata + laminazione (carica a caldo) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Carico medio totale | ~80–90 MW |
| PV min (per coprire il giornaliero) | ~410–460 MWp |
| Stoccaggio (12 h) | ~0.96–1.08 GWh |
| Ingombro | ~20–35 ha (mulini + piazzali) |
PV min dimensionato da Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Sovradimensioniamo per alimentare i vicini.
Scenario B — Hub prodotti piani (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Capacità 5 Mt/anno • lastre → coil/piastra con ampio caricamento a caldo.
| Articolo | Valore |
|---|---|
| Portata media | ~625 t/h |
| Elettricità DRI(H₂)+EAF | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Rotolamento (carica a caldo) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Carico medio totale | ~2.3–2.6 GW |
| Consumo di H₂ | ~250–300 kt/anno |
| PV min | ~12–13 GWp |
| Stoccaggio (12 h) | ~28–31 GWh |
| Ingombro | ~60–120 ha + campo FV nelle vicinanze |
Gli elettrolizzatori dominano il consumo energetico. La laminazione è la parte gentile.
Selettore mix di prodotto (impianto da 1 Mt/anno)
| Misto | Coil | Piastra | Sezioni/Aste | Media elettrica (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Coil-pesante | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Bilanciato | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Lungo-pesante | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Le differenze derivano dalla domanda del motore di laminazione e dalle frazioni di preriscaldo; il carico dell'EAF è simile.
Rese, qualità e cicli a rifiuti zero
Il rottame è una caratteristica, non un difetto
- Gli sfridi di bordo, i ciottoli e gli scarti vanno direttamente nel secchio dell'EAF.
- Frantumazione e preriscaldamento in loco riducono energia di fusione e tempo da colata a colata.
- Le estremità di billette/coil alimentano una piccola fonderia per getti e materiale per officina meccanica.
QA in modo divertente
- Indicatori inline: spessore, profilo, planarità.
- Metallurgia su rotaie: spettrometri al colatore; durezza e grana ai srotolatori.
- Tracciabilità: ogni trave e bobina porta un certificato di nascita digitale.
Impronta & personale (mini-acciaieria da 1 Mt/anno)
Area
- Fonderia + colata: ~8–12 ha (chiuso)
- Rotolatura & finitura: ~8–15 ha
- Depositi & logistica: ~5–8 ha
- Campo fotovoltaico (min): ~2,0–2,5 km² (vicino)
Persone & competenze
- Squadre operative per reparto (3 turni), forte automazione di base.
- Elettricisti > tecnici dei bruciatori (per progettazione).
- Metallurgisti, controllo qualità, manutenzione e una bancarella di limonate per le visite scolastiche.
Domande & Risposte
«Travi e bobine vengono davvero dalla stessa fusione?»
Sì — lastre per bobine/piani e billette/blumi per sezioni/barre escono da filiere parallele. Stessa chimica, forme diverse, stessa assenza di fumo.
«E per quanto riguarda la zincatura e la verniciatura?»
Accanto. Linee di ricottura elettrica, bagni di zinco/alluminio e rivestitori di bobine convivono sulla stessa microrete, assorbendo surplus solare dalla Parte 3.
«Possiamo caricare tutto a caldo?»
Quasi. Buffer intelligenti mantengono alta la temperatura del filo fino all'impianto; quando dobbiamo fermarci, il riscaldamento elettrico colma il vuoto senza accendere i forni.
In arrivo: Alluminio, Rame e Metalli Rari — Vene di Potere (Parte 6). Fili, leghe leggere e metalli per batterie — il sistema nervoso delle nostre ossa.